一种机床主轴非接触永磁加载装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于数控机床试验技术领域，具体来说，涉及一种机床主轴非接触永磁加载装置。
【背景技术】
[0002]对于机床主轴加载装置，传统方法多采用接触式加载或非接触式的电磁加载方式。接触式加载方式，如采用滚动轴承，存在着摩擦、噪音、振动等问题，影响主轴的性能测试。而非接触式的电磁加载方式虽然克服了这些弱点，但存在加载结构复杂，成本高的缺点。因此，需要发明一种制造成本低，对主轴不产生动态附加影响的机床主轴新型非接触加载装置。
【发明内容】
[0003]技术问题:本发明所要解决的技术问题是:提供一种机床主轴非接触永磁加载装置，解决了传统接触式加载装置存在的摩擦、噪音、振动问题和非接触式磁加载方式的结构复杂，成本高的问题。
[0004]技术方案:为解决上述技术问题，本发明实施例采用的技术方案是:
一种机床主轴非接触永磁加载装置，所述的加载装置包括机床主轴、软磁环、端盖、永磁环组件、永磁环支架、三向力传感器、装夹轴和三抓卡盘；软磁环固定连接在机床主轴的一端，永磁环支架位于软磁环的外侧，永磁环支架通过三向力传感器与装夹轴一端连接，装夹轴另一端与三抓卡盘固定连接；永磁环组件位于永磁环支架内腔中，端盖固定连接在永磁环支架上，且端盖将永磁环组件抵在永磁环支架上；永磁环组件和软磁环相对，且永磁环组件和软磁环之间有气隙。
[0005]作为优选例，所述的永磁环支架为一端为开口端的中空柱体。
[0006]作为优选例，所述的永磁环组件包括依次布设的外永磁环、磁轭和内永磁环，外永磁环的充磁方向和内永磁环的充磁方向相反；磁轭的高度小于外永磁环的高度，外永磁环、磁轭和内永磁环之间形成空槽。
[0007]作为优选例，所述的软磁环上设有导磁槽，导磁槽与空槽相通且相对。
[0008]作为优选例，所述的外永磁环和内永磁环均采用铷铁硼材料制成，且均采用辐射方式充磁。
[0009]作为优选例，所述的软磁环与磁轭均采用铁质材料制成；永磁环支架采用非导磁材料制成。
[0010]有益效果:与现有技术相比，本发明具有以下优点:
1.与电磁加载方式相比，本发明采用永磁加载，极大的简化了加载装置的结构，降低了成本。本发明实施例的加载装置，包括机床主轴、软磁环、端盖、永磁环组件、永磁环支架、三向力传感器、装夹轴和三抓卡盘。软磁环固定连接在机床主轴的一端，永磁环组件位于永磁环支架内腔中，永磁环支架位于软磁环的外侧，永磁环支架5通过三向力传感器与装夹轴一端连接，装夹轴另一端与三抓卡盘固定连接，永磁环组件和软磁环相对，且永磁环组件和软磁环之间有气隙。沿径向调整机床主轴，使软磁环与永磁环组件间产生一定的偏心距离，使软磁环上作用一定的磁力，实现对机床主轴加载。
[0011]2.与接触式加载方式相比，本发明实施例克服接触式加载中存在的摩擦、振动、噪声等问题，可用于高速主轴的加载。本发明实施例的加载装置中，利用永磁环组件和软磁环之间的磁力，实现了对主轴加载作用力。这种非接触式的加载方式，克服了接触式加载的诸多缺陷。同时，通过调整软磁环与永磁环组件间的偏心距离的大小，可以调整作用在主轴上加载的磁力的大小。
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例的主视图；
图2为图1中的A-A剖视图。
[0013]图中:机床主轴1、软磁环2、端盖3、永磁环组件4、外永磁环401、磁轭402、内永磁环403、永磁环支架5、三向力传感器6、装夹轴7、导磁槽8、空槽9、三抓卡盘10、气隙11。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图，对本发明实施例进行详细的说明。
[0015]如图1和图2所示，本发明实施例的一种机床主轴非接触永磁加载装置，包括机床主轴1、软磁环2、端盖3、永磁环组件4、永磁环支架5、三向力传感器6、装夹轴7和三抓卡盘10。软磁环2固定连接在机床主轴1的一端，永磁环支架5位于软磁环2的外侧，永磁环支架5通过三向力传感器6与装夹轴7 —端连接，装夹轴7另一端与三抓卡盘10固定连接；永磁环组件4位于永磁环支架5内腔中，端盖3固定连接在永磁环支架5上，且端盖3将永磁环组件4抵在永磁环支架5上；永磁环组件4和软磁环2相对，且永磁环组件4和软磁环2之间有气隙11。
[0016]上述实施例的加载装置中，软磁环2固定连接在机床主轴1的一端，永磁环组件4通过永磁环支架5和装夹轴7连接在三抓卡盘10上。永磁环组件4和软磁环2相对，且永磁环组件4和软磁环2之间有气隙11。当软磁环2中心线与永磁环组件4中心线重合时，沿圆周方向，气隙11不变，磁力为零；沿径向调整机床主轴1，使软磁环2与永磁环组件4间产生一定的偏心距离e，则气隙11 一侧变小，一侧变大。气隙11变小侧，磁路变短，磁阻减小，磁力增加；而气隙11增大侧，则磁路变长，磁阻增加，磁力减小，最终使软磁环2上作用一定的磁力，实现对机床主轴1加载。调整软磁环2与永磁环组件4间的偏心距离e的大小，可以调整作用在主轴2上加载的磁力的大小。偏心距离e越大，作用在软磁环2上的磁力越大。
[0017]作为优选例，所述的永磁环支架5为一端为开口端的中空柱体。端盖3固定在永磁环支架5的开口端。永磁环组件4和软磁环2位于永磁环支架5内侧。永磁环支架5呈中空柱体，有利于其他部件的布设。
[0018]作为优选例，所述的永磁环组件4包括依次布设的外永磁环401、磁轭402和内永磁环403，外永磁环401的充磁方向和内永磁环403的充磁方向相反。磁轭402的高度小于外永磁环401的高度，外永磁环401、磁轭402和内永磁环403之间形成空槽9。外永磁环401的充磁方向和内永磁环403的充磁方向相反，使整个磁场磁路闭合，减小磁阻，增加磁力。设置空槽9是为了使磁力线尽可能的从软磁环2上通过，减小磁漏，增加磁力。
[0019]作为优选例，所述的软磁环2上设有导磁槽8，导磁槽8与空槽9相通且相对。设置导磁槽8可以减小磁力线发散，增加磁力。
[0020]作为优选例，所述的外永磁环401和内永磁环403均采用铷铁硼材料制成，且均采用辐射方式充磁。所述的软磁环2与磁轭402均采用铁质材料制成。铁质材料导磁性能佳。永磁环支架5采用非导磁材料制成，例如铝或不锈钢。
[0021]本发明实施例为机床主轴非接触式永磁加载装置，此装置的软磁环2安装于机床主轴1上；永磁环组件4安装于永磁环支架5内，并通过端盖3固定于永磁环支架5上。永磁环支架5与装夹轴7之间安装有三向力传感器6 (可选择上海力恒传感器公司生产的LH-SZ-01型3向力传感器与测试仪表)。三向力传感器6用于测量磁场力的大小。永磁环支架5通过装夹轴7装夹于三抓卡盘10上。永磁环组件4与软磁环4构成一闭合磁路，同时软磁环4上加工与磁轭602对应的位置加工有导磁槽11，可减小磁漏，提高磁场力。
[0022]该装置中的软磁环2与永磁环组件4之间有气隙11。调整机床主轴1位置可改变软磁环2与永磁环组件4间的偏心距，从而改变磁场力。
[0023]本实施例的机床主轴非接触式永磁加载装置，包括安装在三抓卡盘10上的永磁环组件4与安装在机床主轴1上的软磁环2，两者间产生的磁力对机床主轴1实施非接触式加载。永磁环组件4包括两块充磁方向相反的辐射充磁磁环和磁轭，与软磁环2构成一闭合磁路，降低了磁漏，提高了磁场力。由安装在永磁环组件4与装夹轴7间的三向力传感器6测出三维加载力，通过调节软磁环2与永磁环组件4间的偏心距离可调节径向加载力的大小。
[0024]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种机床主轴非接触永磁加载装置，其特征在于，所述的加载装置包括机床主轴(1)、软磁环(2)、端盖(3)、永磁环组件(4)、永磁环支架(5)、三向力传感器(6)、装夹轴(7)、三抓卡盘(10)； 软磁环(2)固定连接在机床主轴(1)的一端，永磁环支架(5)位于软磁环(2)的外侧，永磁环支架(5)通过三向力传感器(6)与装夹轴(7) —端连接，装夹轴(7)另一端与三抓卡盘(10 )固定连接；永磁环组件(4 )位于永磁环支架(5 )内腔中，端盖(3 )固定连接在永磁环支架(5)上，且端盖(3)将永磁环组件(4)抵在永磁环支架(5)上；永磁环组件(4)和软磁环(2)相对，且永磁环组件(4)和软磁环(2)之间有气隙(11)。2.按照权利要求1所述的机床主轴非接触永磁加载装置，其特征在于，所述的永磁环支架(5)为一端为开口端的中空柱体。3.按照权利要求2所述的机床主轴非接触永磁加载装置，其特征在于，所述的永磁环组件(4 )包括依次布设的外永磁环(401)、磁轭(402 )和内永磁环(403 )，外永磁环(401)的充磁方向和内永磁环(403)的充磁方向相反；磁轭(402)的高度小于外永磁环(401)的高度，外永磁环(401)、磁轭(402 )和内永磁环(403 )之间形成空槽(9 )。4.按照权利要求3所述的机床主轴非接触永磁加载装置，其特征在于，所述的软磁环(2 )上设有导磁槽(8 )，导磁槽(8 )与空槽(9 )相通且相对。5.按照权利要求3所述的机床主轴非接触永磁加载装置，其特征在于，所述的外永磁环(401)和内永磁环(403)均采用铷铁硼材料制成，且均采用辐射方式充磁。6.按照权利要求3所述的机床主轴非接触永磁加载装置，其特征在于，所述的软磁环(2)与磁轭(402)均采用铁质材料制成；永磁环支架(5)采用非导磁材料制成。
【专利摘要】本发明公开了一种机床主轴非接触永磁加载装置，所述的加载装置包括机床主轴、软磁环、端盖、永磁环组件、永磁环支架、三向力传感器、装夹轴和三抓卡盘；软磁环固定连接在机床主轴的一端，永磁环支架位于软磁环的外侧，永磁环支架通过三向力传感器与装夹轴一端连接，装夹轴另一端与三抓卡盘固定连接；永磁环组件位于永磁环支架内腔中，端盖固定连接在永磁环支架上，且端盖将永磁环组件抵在永磁环支架上；永磁环组件和软磁环相对，且永磁环组件和软磁环之间有气隙。该加载装置解决了传统接触式加载装置存在的摩擦、噪音、振动问题和非接触式磁加载方式的结构复杂，成本高的问题。
【IPC分类】B23Q5/04, B23B19/02
【公开号】CN105364604
【申请号】CN201510929211
【发明人】蒋书运, 邱玉江
【申请人】东南大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年12月15日